曹侃

門作為建筑的基本構(gòu)成元素之一，具有自身的功能屬性，同時(shí)也具有明確的象征意義，建筑師們從美學(xué)的角度出發(fā)，將“門”在歷史沉淀中演化而來(lái)的各種造型提煉出來(lái)，創(chuàng)作出各式各樣的“門式建筑”?，F(xiàn)代建筑中，門式建筑以其具有象征意義的造型，通常成為特定區(qū)域的地標(biāo)性建筑。為取得大跨度門式建筑中使用功能與建筑設(shè)計(jì)理念的平衡，建筑設(shè)計(jì)方面的技術(shù)要點(diǎn)變得尤其重要。現(xiàn)有研究對(duì)平面布局、空間設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)選型等技術(shù)要點(diǎn)做了大量理論分析。然而，由于“門式”建筑設(shè)計(jì)要兼具“標(biāo)志性”“象征性”與“實(shí)用性”等要求，在實(shí)踐中的難點(diǎn)往往超前于理論研究?；诖?，本文以醴陵華瓷匯產(chǎn)業(yè)園總部大廈為例，探討大跨度高層門式建筑在設(shè)計(jì)中的技術(shù)要點(diǎn)，通過(guò)案例分析來(lái)豐富現(xiàn)有的門式建筑設(shè)計(jì)研究。

一、項(xiàng)目綜述

華瓷匯產(chǎn)業(yè)園總部大廈位于湖南省醴陵市，是醴陵“中國(guó)陶瓷谷”以及整個(gè)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的核心總部基地，也是“一區(qū)一谷”的重要門戶。建設(shè)方“華聯(lián)瓷業(yè)集團(tuán)”是醴陵市陶瓷產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)，全球最大的日用陶瓷生產(chǎn)企業(yè)之一，擁有全世界最完整的彩色陶瓷色譜和最豐富的陶瓷造型模具?；陧?xiàng)目特殊的地理地位和鮮明的企業(yè)特色，總體建筑體現(xiàn)了“世界最全‘色譜’與世界最大‘模具’”兩個(gè)象征意義，并以此作為核心構(gòu)造元素，組成大跨度高挑空的高層門式建筑。建筑總長(zhǎng)度162m，寬度40m，西側(cè)部分87m，東側(cè)部分39m，中部以拉開的模具造型形成高42m跨度36m的門式空間。

二、總平面設(shè)計(jì)

建筑在滿足規(guī)劃退界的前提下，充分利用臨街面做連續(xù)的消防登高場(chǎng)地，并在場(chǎng)地內(nèi)部形成環(huán)形消防車道。而對(duì)于長(zhǎng)度超過(guò)了160m的建筑需設(shè)置中間穿行的消防車道，門式空間將建筑分為東西兩部分，中間有條件設(shè)計(jì)滿足消防車通行的隱形消防車道，也滿足了規(guī)范上的需求。

三、建筑平面設(shè)計(jì)

建筑在三層和十層的位置聯(lián)通，其余部分均通過(guò)“門”式造型空間將建筑分成東西兩部分。聯(lián)通部分的防火分區(qū)如何劃分、疏散距離如何控制是需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

“門”式空間跨度36m，中間無(wú)法實(shí)現(xiàn)垂直交通，如果將聯(lián)通部分與東西兩側(cè)垂直交通作為一個(gè)防火分區(qū)。受限于疏散距離和防火分區(qū)面積的要求，西側(cè)部門需要增設(shè)一個(gè)防火分區(qū)，并需增加兩部樓梯和一部消防電梯，而增加出來(lái)的垂直交通，對(duì)于其他中部斷開的樓層則沒(méi)有太多實(shí)際意義。

因此，設(shè)計(jì)中在聯(lián)通層將防火分區(qū)界面設(shè)計(jì)在聯(lián)通區(qū)中間部分，優(yōu)化疏散樓梯的位置，用以滿足疏散距離的要求，并合理控制各個(gè)防火分區(qū)的面積，使聯(lián)通層與中空層都保持三個(gè)防火分區(qū)，讓消防疏散達(dá)到最優(yōu)。

四、結(jié)構(gòu)選型

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)梁無(wú)法滿足大跨度的設(shè)計(jì)要求，預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁雖常用于大跨度框架結(jié)構(gòu)，本項(xiàng)目的跨度也恰好在預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁的經(jīng)濟(jì)跨度范圍內(nèi)，但混凝土結(jié)構(gòu)自身重量較大，15～20的跨高比對(duì)建筑層高的要求比較高，因此設(shè)計(jì)中在大跨度挑空部分采用鋼結(jié)構(gòu)，而其他部分采用混凝土結(jié)構(gòu)，使建筑整體形成混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合的橫向混合結(jié)構(gòu)體系。

與常見的高層大跨度門式建筑（如東方之門、拉德芳斯之門）整體采用鋼結(jié)構(gòu)不同，混合結(jié)構(gòu)體系即滿足了大跨度的空間要求，經(jīng)濟(jì)性也能得到保證。

五、空間設(shè)計(jì)

1.懸挑部分的空間設(shè)計(jì)

與常規(guī)的現(xiàn)代高層門式建筑中設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層不同，本項(xiàng)目共十層，鋼結(jié)構(gòu)體系僅用于中部大跨度區(qū)域，長(zhǎng)度約為建筑總長(zhǎng)度的1/5，同時(shí)考慮到建筑內(nèi)部的空間使用需求，不形成高差，因此不適合在該區(qū)域設(shè)計(jì)整層的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層。結(jié)合陶瓷模具造型與建筑之間的空腔，設(shè)計(jì)4根鋼結(jié)構(gòu)柱，形成虛擬端柱。

在中部懸挑梁的選擇時(shí)，為了最大程度上緩解結(jié)構(gòu)的高度對(duì)建筑空間的影響，經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)專業(yè)的精細(xì)計(jì)算和對(duì)比，從空間尺寸、造價(jià)和施工作業(yè)的角度充分比較篩選，最終采用了鋼桁架-支撐+普通窄翼緣H型鋼梁的結(jié)構(gòu)形式，使建筑整體在不出現(xiàn)明顯層高變化的情況下，滿足建筑內(nèi)部空間的使用需求。

2.懸挑部分的鏤空設(shè)計(jì)

單純的門式造型不能完全表達(dá)出建筑設(shè)計(jì)想要體現(xiàn)的內(nèi)涵。建筑分別在三層和十層聯(lián)通層的中部設(shè)計(jì)了“一圓一方”兩個(gè)透空空間，并在三層中空處設(shè)計(jì)了一個(gè)矩形樹池，取自“上通天光、下采地氣”之意。

六、技術(shù)措施

1.樓板變形縫

整體結(jié)構(gòu)體系采用橫向混合體系，出于對(duì)兩種結(jié)構(gòu)在伸縮、沉降、抗震方面要求不同的考慮，在兩種結(jié)構(gòu)體系交界處設(shè)置一條寬度為400mm的能夠滿足最大縫距要求的變形縫。而建筑西側(cè)混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度達(dá)到80m，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中要求，“為減小由于溫差（早期水化熱或使用期季節(jié)溫差）和體積變化（施工期或使用早期的混凝土收縮）等間接作用效應(yīng)積累的影響，將混凝土結(jié)構(gòu)分割為較小的單元，避免引起較大的約束應(yīng)力和開裂，因此需要設(shè)置伸縮縫來(lái)削減混凝土的溫度應(yīng)力”。

而為了保持項(xiàng)目的整體性，設(shè)計(jì)中采用了混凝土膨脹加強(qiáng)帶來(lái)取代伸縮縫。在西側(cè)建筑中部混凝土收縮應(yīng)力最大的部位設(shè)置2m寬的混凝土膨脹加強(qiáng)帶；在加強(qiáng)帶的兩側(cè)豎向綁扎密目鋼筋網(wǎng)（一般網(wǎng)孔為5mm×5mm），將帶內(nèi)和帶外區(qū)域分開，防止帶外混凝土進(jìn)入到加強(qiáng)帶中；帶中混凝土采用膨脹率為0.03～0.04%的微膨脹混凝土，使混凝土工程可以連續(xù)澆筑，同時(shí)省去了后澆帶內(nèi)部清理工作和防水設(shè)施，縮短了施工周期的同時(shí)也降低了施工成本。

2.屋頂變形縫

為了保證頂部聯(lián)通層的使用高度，建筑設(shè)計(jì)中將中部鋼結(jié)構(gòu)部分提高，使鋼結(jié)構(gòu)梁底與混凝土梁底保持同一標(biāo)高。鋼結(jié)構(gòu)主梁高度為1400mm，混凝土結(jié)構(gòu)部分主梁高度為700mm。為了確保屋面變形縫的防水高度，減輕頂部荷載，鋼結(jié)構(gòu)屋面澆筑600mm高女兒墻，墻頂與混凝土頂板形成了1300mm的高差。建筑外立面設(shè)計(jì)了高度為1800mm的幕墻，女兒墻高度為1700mm，這會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)部分與鋼結(jié)構(gòu)部分的女兒墻高度不一致。

同時(shí)，為了保持整個(gè)屋頂?shù)倪B通性，還需要設(shè)置樓梯解決三段結(jié)構(gòu)的屋面通行。那么兩種結(jié)構(gòu)屋頂?shù)淖冃慰p如何處理，樓梯的搭接位置如何確定是需要著重考慮的問(wèn)題。關(guān)于此的相關(guān)要點(diǎn)有：

（1）將臨近鋼結(jié)構(gòu)一側(cè)的混凝土結(jié)構(gòu)女兒墻設(shè)計(jì)為1300mm的高度，使兩個(gè)屋面的女兒墻高度保持一致，在混凝土結(jié)構(gòu)頂板上設(shè)計(jì)鋼樓梯，兩段女兒墻在頂部設(shè)計(jì)滿足樓梯寬度的缺口，缺口底部高度比鋼結(jié)構(gòu)屋面的建筑完成面高150mm，樓梯上部標(biāo)高與缺口處的女兒墻齊平，錯(cuò)開變形縫的位置。

（2）兩段女兒墻中間使用保溫材料填充，女兒墻頂部變形縫按照標(biāo)準(zhǔn)圖集實(shí)施。需要注意的是，常規(guī)上屋面女兒墻防水做法是在滿足泛水高度的位置設(shè)置蓋板，并固定好防水卷材和防水附加層，本項(xiàng)目為了滿足樓梯通行，不能采用高低墻變形縫做法，因此設(shè)計(jì)中將防水材料直接從混凝土底板敷設(shè)至女兒墻頂部，留出變形余量后，繼續(xù)延伸至鋼結(jié)構(gòu)屋面，并在角部做防水附加層。鋼結(jié)構(gòu)屋頂通過(guò)固定欄桿來(lái)限定通行路徑，用以解決鋼結(jié)構(gòu)屋面女兒墻高度不足所產(chǎn)生的安全問(wèn)題。

3.屋面排水

由于鋼結(jié)構(gòu)屋面與混凝土結(jié)構(gòu)屋面的標(biāo)高不同，雨水管不能穿越變形縫，屋面整體雨水排放系統(tǒng)被分成三段，因此建筑整體設(shè)計(jì)為雨水內(nèi)排水系統(tǒng)。鋼結(jié)構(gòu)屋面在南北兩側(cè)設(shè)置兩條排水溝，每條排水溝內(nèi)設(shè)置4根落水管。由于鋼結(jié)構(gòu)部分為大跨度中空空間，因此設(shè)計(jì)中雨水管在十層的吊頂內(nèi)部并管，由屋面的8個(gè)雨落口合并為4根雨落管，并通過(guò)中空空間的造型柱內(nèi)部排放至室外雨水管網(wǎng)。

七、結(jié)語(yǔ)

高層門式建筑在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)手法中應(yīng)用得越來(lái)越廣泛，其設(shè)計(jì)中所遇到的技術(shù)難題也層出不窮，本文通過(guò)實(shí)際案例，分別從平面布局、空間設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)選型、技術(shù)措施等角度將高層門式建筑的常見問(wèn)題進(jìn)行梳理并提出相應(yīng)的解決方案，為今后類似建筑的設(shè)計(jì)與實(shí)施提供參考。